Оптимизация применения агрохимических средств с использованием информационных технологий и математического моделирования (1098311), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Наиболее сильное влияние на продуктивность агроценозов Нечерноземной зоны оказывают азотные удобрения. Средняя прибавка урожая от внесения N40 - N60 составляет 4,0 - 7,5 ц зерн. ед. / га. Сильнее всего азотные удобрения действуют на почвах лёгкого гранулометрического состава, в севооборотах без многолетних бобовых культур (Детковская и др., 1977; Сигаркин и др., 1978; Шемпель и др., 1978; Аникст, 1980; Лебедева, 1984; Иванова, 1989; Державин, 1992; Минеев и др., 1993; Сычёв, 2000).
Эффективность фосфорных удобрений зависит от содержания подвижных фосфатов в дерново-подзолистых почвах (Соколов, 1976; Сигаркин и др., 1978; Касицкий и др., 1980; Гинзбург, 1981; Лебедева, 1984; Касицкий, 1988; Кирпичников, 1988; Аристархов, 2000). При низкой и очень низкой обеспеченности этим элементом, внесение фосфорных удобрений обеспечивает наибольшие прибавки урожая. В первый год растения потребляют не более 20-30% внесенного фосфора, поскольку значительная его часть связывается почвой в труднодоступных формах.
В опыте Смоленского филиала ВИУА, проведенном на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве с очень низким содержанием подвижных фосфатов (22 мг P2O5 / кг почвы) увеличение доз фосфорных удобрений с P30 до P180 на фоне N80K80 повысило урожай с 20,8 до 38,1 ц зерн. ед. / га (Касицкий и др., 1980). При содержании подвижных фосфатов в дерново-подзолистых почвах супесчаного и суглинистого гранулометрического состава в диапазоне 100 - 270 мг / кг почвы, прибавки от P60 - P90 на фоне внесения N60K60 - N90K90 составляют, в среднем, 2,0 - 4,0 ц зерн. ед. / га (Державин, 1992; Аристархов, 2000).
В результате обобщения результатов краткосрочных опытов Государственной агрохимической службы установлено наличие тесной корреляционной связи между урожаями сельскохозяйственных культур и обеспеченностью дерново-подзолистых почв подвижным фосфором (Державин, 1992; Аристархов, 2000). При содержании подвижных фосфатов 150-200 мг / кг почвы продуктивность культур составляет 26 - 28 ц зерн. ед. / га без удобрений и 40 - 42 ц зерн. ед. / га при внесении N90K90.
Влияние калийных удобрений на продуктивность агроценозов зависит от содержания обменного калия в почвах. В опыте Белорусского НИИ земледелия на дерново-подзолистой супесчаной почве с очень низким содержание обменного калия (39 мг / кг почвы) при внесении калийных удобрений в дозе K78 на фоне N46P52 продуктивность культур севооборота составила 41,3 ц зерн. ед. / га, на контроле (без удобрений) - 32,0 (Детковская и др., 1977).
Эффективность калийных удобрений при дефицитном балансе калия возрастает (Минеев, 1999). В длительном опыте ВНИИ льна в Тверской области на дерново-подзолистой почве с очень низким содержанием обменного калия, применение N12K30P30 повышало продуктивность семипольного севооборота в первой ротации на 24%, во второй - на 34% (Петрова, 1978). В.В. Прокошевым и И.П. Дерюгиным (2000) разработана методика оптимизации величины баланса калия в земледелии, учитывающая значения его предельно допустимого дефицита (ПДД).
Установлено, что при систематическом применении физиологически кислых минеральных удобрений происходит ухудшение комплекса агрохимических, физико-химических, агрофизических и биологических свойств почв. В то же время, при периодическом известкования, существенное увеличение кислотности и ухудшение других агрохимических свойств дерново-подзолистых почв не наблюдается (Лебедева, 1984).
Эффективность минеральных удобрений зависит от агроэкологических характеристик культур, уровня почвенного плодородия, погодных условий вегетационного периода и других факторов (Минеев и др., 1993). Рассмотрим закономерности действия агрохимических средств на продуктивность культур, возделываемых на дерново-подзолистых почвах Нечернозёмной зоны.
Озимая пшеница требовательна к почве и минеральному питанию. Лучшими для её возделывания считаются окультуренные средне- и тяжелосуглинистые почвы с реакцией среды, близкой к нейтральной. На почвах лёгкого гранулометрического состава культура плохо переносит весенние и летние засухи. Период поглощения питательных веществ - длительный. Во время осенней вегетации растения потребляют сравнительно мало азота, фосфора и калия, но чувствительны к их недостатку. Наибольшая потребность в элементах минерального питания выражена весной, в период от начала выхода в трубку до кущения. Поступление калия в растения продолжается до начала фазы цветения (Иванова, 1989; Долгодворов, 1993; Минеев и др., 1993; Головков, Черкашина, 1995 и др.).
По данным полевых опытов на дерново-подзолистых почвах в Нечерноземной зоне пшеница хорошо отзывается на внесение минеральных удобрений. Урожаи на контроле составляют от 9,4 до 19,6 ц зерна / га, внесение полного минерального удобрения в дозе N80P80K80 повышает урожай культуры на 7,8 - 15,1 ц зерна / га. Установлено, что с увеличением содержания подвижных фосфатов и обменного калия в почве, прибавки урожая от внесения умеренных доз NPK возрастают. В опытах Белорусского НИИ земледелия при повышенном содержании в почве подвижных фосфатов (150 мг P2O5 / кг почвы) урожайность озимой пшеницы без удобрений составила 21,0 ц зерна / га, при внесении N80P60K60 - 44,4 ц зерна / га (Кукреш, Жуковская, 1979).
Высокой эффективностью под озимую пшеницу обладают азотные удобрения. При размещении культуры в севообороте после картофеля, льна, вико-овсяной смеси внесение N45 - N60 на фоне P40K40 - P60K60 повышало урожай, в среднем, на 14,1 - 31,4 ц зерна / га. Дальнейшее увеличение доз азотных удобрений повышало продуктивность, при этом отношение прибавки урожая к дозе удобрений снижалось (Иванова, 1989).
В опытах Гродненской опытной станции, внесение удобрений в дозе N40P40K40 повысило урожай культуры на 12,0 ц зерна / га; N60P40K40 - 15,6 и N90P40K40 - 22,6. По данным многофакторного опыта Белорусского НИИ земледелия, внесение N60P60K60 обеспечило прибавку урожаев культуры 10,3 ц зерна / га, N120P60K60 - 14,5, N180P60K60 - 17,8 (Шугля, 1982).
Действие азотных удобрений на продуктивность озимой пшеницы в значительной степени зависит от обеспеченности почвы подвижными соединениями фосфора. При содержании подвижных фосфатов менее 50 мг P2O5 / кг почвы, высокие дозы азотных удобрений используются мало, из-за недостатка фосфора в почве. Прибавки урожая от внесения азотных удобрений в дозе N120-N150 составляют 10,0-15,0 ц зерна / га (Иванова, 1989; Аристархов, 2000).
Эффективность фосфорных и калийных удобрений зависит от содержания подвижного фосфора и обменного калия в почве. На почвах с низким содержанием подвижных фосфатов фосфорные удобрения не уступают по эффективности азотным. В опытах Смоленского филиала ВИУА на дерново-подзолистых почвах с очень низким содержанием подвижных фосфатов (22 мг P2O5 / кг почвы) увеличение дозы фосфорных удобрений с P30 до P180 (на фоне N120K120) повысило продуктивность культуры с 28,4 до 40,6 ц / га. Продуктивность на контроле составила 18 ц зерна / га (Касицкий, 1980).
Эффективность фосфорных удобрений снижается по мере увеличения содержания подвижных фосфатов в почве. Обобщение результатов полевых опытов, проведенных в Волго-Вятском экономическом районе показало, что применение фосфорных удобрений в дозах P30 - P120 на фоне N60K60 - N120K120 при низком содержании подвижных фосфатов в почве повышало продуктивность на 2,5 - 5,3 ц зерна / га, при высоком - всего лишь на 1,6 - 2,6 ц / га (Иванова, 1989).
По данным Белорусского НИИ земледелия, прибавки урожая зерна озимой пшеницы от калийных удобрений при среднем содержании калия в пахотном горизонте на средне- и тяжелосуглинистых почвах составляют для доз K60 - K90 - от 3,1 до 8,7 ц зерна / га, при среднем урожае на контроле 22,5 (Кукреш, Жуковская, 1979).
Яровой ячмень - важная продовольственная, техническая и кормовая культура, требовательная к почвенным условиям и минеральному питанию. Корневая система ячменя развита слабо и период интенсивного поступления питательных веществ короче по сравнению с другими зерновыми культурами. Поэтому он предъявляет повышенные требования к содержанию в почве элементов минерального питания. К завершению фазы кущения ячмень потребляет половину азота, одну треть фосфора и две трети калия от общего количества (Иванова, 1989).
Обобщение результатов полевых опытов, проведенных в России, Белоруссии и Украине на почвах различного гранулометрического состава свидетельствует, что ячмень хорошо отзывается на внесение удобрений. Урожаи ячменя без удобрений составляют 12 - 25 ц зерна / га, прибавка от внесения полного минерального удобрения в дозах N30P30K30 - N90P90K90 составляет 7,1 -
25,8 ц зерна / га (Кукреш, Жуковская, 1979; Соловьев, Гасова, 1982 и др.). Внесение N30 - N90 на фоне P60K60 повышает урожай ячменя, в среднем, на 4-12 ц зерна / га (Иванова, 1989).
Эффективность фосфорных удобрений под ячмень зависит от содержания подвижных фосфатов в почве. При низкой обеспеченности фосфором средняя прибавка урожая от внесения P40-P90 составляет 6-12 ц зерна / га,
средней - 2-5 ц зерна / га. При очень высоком содержании в почве подвижных фосфатов, достоверное повышение урожая от фосфорных удобрений не установлено (Сигаркин и др., 1978).
На почвах с низким содержанием обменного калия прибавки урожая ячменя от K40-K90 составили 3-10 ц зерна / га, при урожае на контроле 19-27 ц зерна / га. На супесчаных почвах Белоруссии прибавки от K60-K90 составили, в среднем, 5-6 ц зерна / га, на суглинистой - 2-3 ц зерна / га (Кукреш, Жуковская, 1979; Кулаковская, 1990).
Картофель чувствителен к недостатку в почве элементов минерального питания. Он характеризуется большим накоплением сухого вещества, длительной вегетацией и относительно слабо развитой корневой системой. Наибольшая потребность в питательных веществах - в фазе бутонизации. К стадии цветения растения потребляют 50% азота, 40% фосфора и 80% калия от общего количества (Иванова, 1989; Минеев и др., 1993).
Основной фактор, обеспечивающий повышение урожая клубней картофеля ‑ оптимизация применения удобрений. На слабо- и среднеокультуренных почвах урожай на контроле составляет 90 - 170 ц клубней / га. Увеличение доз полного минерального удобрения с N50P50K50 до N90P90K90 повышает урожайность клубней картофеля на 40 - 130 ц клубней / га (Детковская и др., 1977; Сигаркин и др., 1978; Оптимальные…, 1984; Кулаковская, 1990; Державин, 1992). В опыте Н.С. Авдонина и Г.А. Соловьева в Московской области урожай картофеля без удобрений на слабоокультуренной почве составил 96 ц клубней / га, среднеокультуренной - 134, сильноокультуренной - 225 (Авдонин, Соловьев, 1978).
Наибольшие прибавки урожая картофеля обеспечивают азотные удобрения. Внесение N60 - N90 обеспечивает прибавку урожая 30-70 ц клубней / га (Иванова, 1989). В опытах НИИ картофельного хозяйства урожай картофеля на контроле составил 134 ц клубней / га, при внесении удобрений в дозе N120Р150K180 - 210, N150Р150K180 - 275 (Сопильняк, Федотова, 1986).
Внесение фосфорных удобрений в дозе P60 - P90 повышает урожай картофеля на 35 - 80 ц / га. Прибавка урожая от внесения калийных удобрений в дозах от 60 до 105 кг д.в. / га составляет 100-123 ц / га. Калийные удобрения повышают содержание в клубнях картофеля крахмала, а также устойчивость к болезням (Державин, 1992; Прокошев, Дерюгин, 2000).
Вико-овсяная смесь служит важным источником растительного белка для животных. Возделывание этой культуры обогащает почву азотом и улучшает её агрофизические свойства. При урожае зеленой массы 60-70 ц зелёной массы / га культура оставляет 50 - 60 ц / га пожнивных остатков, содержащих до 120 кг азота (Кулаковская, 1990; Минеев и др., 1993).
На дерново-подзолистых почвах урожай вико-овсяной смеси может достигать без внесения удобрений 50 - 80 ц зелёной массы / га и более. Внесение азотных, фосфорных и калийных удобрений в дозе N60P60K60 повышает урожаи культуры на 10 - 30 ц зелёной массы / га.
Установленные в полевых опытах закономерности влияния агрохимических средств на продуктивность культур могут быть использованы при оптимизации агротехнологий лишь если они оценены количественно. При этом возникает необходимость в дифференцированной характеристике действия удобрений при взаимосвязанном влиянии почвенных, агрометеорологических и других агроэкологических факторов. Решение данной задачи возможно только на основе информационных технологий обработки (хранения, накопления, оценки, обмена и использования) результатов полевых опытов с удобрениями и математического моделирования.
1.4. Использование результатов полевых опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами при оптимизации и совершенствовании агротехнологий
Полевой опыт - исследование, осуществляемое в природной обстановке на специально выделенном участке в целях установления количественного воздействия условий и приёмов возделывания на урожай и качество сельскохозяйственных растений (Доспехов, 1985). Вместе с лабораторным, вегетационным и лизиметрическим методами, он является важным инструментом познания в агрохимии. Результаты полевых опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами - необходимый источник сведений об их действии в различных почвенно-климатических условиях, используемый при оптимизации применения удобрений и принятии различных агротехнологических решений (Методические…, 1986; Прохорова, Фрид, 1993; Полуэктов, 2000 и др.).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
